STEM教育的整合爭議與出路探索

【摘要】自STEM教育引入國內以來，教育界對其內涵爭論已久。與美國旨在培養(yǎng)應用人才與獲取科技霸權地位不同，我國大力發(fā)展STEM教育的目標在于解決現(xiàn)有單科教學體系的弊端，以學科整合的形式推進培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。在加入藝術后，STEAM整合過程中存在的認識論沖突、定義不明確等困難愈發(fā)難以解決，如何進行學科整合成為開展STEM教育的最大難題。【關鍵詞】STEM教育;STEAM教育;學科整合STEM教育是指科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學（Mathematics）四大教育的融合，提倡運用跨學科思維應對現(xiàn)實問題。STEAM教育則是在STEM的基礎上加入了藝術學科，旨在進一步培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維。以“STEAM教育”為主題的研究從2009年起逐年增加，總體數(shù)量呈上升趨勢。在實踐中，不少校本課程、校外培訓機構、博物館項目紛紛打上“STEAM教育”的旗號。然而，STEAM教育仍處在發(fā)展初期，學者對STEAM教育概念和內涵的界定并不統(tǒng)一。梳理STEM教育的發(fā)展歷程，重新審視STEM教育的整合取向成為迫切需要。整合之路：從STEM到STEAM教育1.學科生冷的STEM教育STEM教育起源于20世紀美蘇冷戰(zhàn)時期，“登月競賽”的失利迫使美國各界對學校教育進行反思，并掀起了一場以增強國家科技水平為目的的改革運動，STEM教育就此萌芽。在美國的政策倡議下，STEM教育一詞形成并投入使用。羅杰·W·拜比（RodgerW.Bybee）提出，美國之所以在全國范圍內推廣STEM教育，是為了應對蘇聯(lián)衛(wèi)星發(fā)射所帶來的國家安全威脅[1]。隨著《國家處于危機之中》的發(fā)布，美國STEM教育的話語權開始轉向國家內部，重點關注全球化市場背景下對于勞動力前所未有的需求。STEM教育在一段時期內在創(chuàng)造崗位、培養(yǎng)制造業(yè)人才等方面做出了貢獻，但較多的功利主義色彩及過分注重技術應用的取向使其正在逐漸失去成效，暴露出缺乏創(chuàng)造力、學習者機械學習等“學科生冷”現(xiàn)象。調查顯示，STEM教育的吸引力十分有限，過于偏重科學技術的學習讓許多從業(yè)者失去了與創(chuàng)造力和抽象思維的聯(lián)系[2]。2014年，英國前沿研究基金會發(fā)布的《技能錯位》報告指出，盡管總體上接受STEM教育的年輕人比以前多，但他們當中真正能進入勞動力市場的人數(shù)并不多[3]。很快，教育界開始重新審視STEM教育的本質并作出相應的調整，試圖解決愈發(fā)暴露的諸多弊端。其中，STEAM教育便是調整手段之一。2.富有創(chuàng)造活力的STEAM教育2006年，格雷特·亞克門（GeorgetteYakman）在STEM教育的基礎上，以強化學生的藝術熏陶和人文底蘊為目標，首次提出將藝術融入到STEM教育中，STEAM教育由此誕生。羅德島設計學院院長約翰·梅達（JohnMaede）指出，“藝術提供了一條不同的通道來幫助人類了解復雜的社會問題，唯有STEM與藝術融合才能整體提升全面素質與競爭力”，倡導創(chuàng)造力培養(yǎng)的STEAM教育理念逐漸引發(fā)關注，STEAM熱潮迅速席卷全球。參考美國教育戰(zhàn)略，我國提出了基于中國STEAM教育現(xiàn)狀的“學校-社區(qū)-企業(yè)”三位一體的教育體制，通過融合正式與非正式學習，真正達到“STEAM教育無處不在”的目的[4]。由于其強大的標語效應，STEAM教育在各種體制背景的國家?guī)缀醵枷破鹆瞬憽?.困境重重的STEAM教育盡管風靡全球，但STEAM教育卻始終沒有明確的定義。亞克門團隊提出的STEAM教育理念為“以數(shù)學為基礎，通過工程和藝術解讀科學和技術”。他們認為，在STEAM教育中，科學支持人們認識世界的規(guī)律，工程與技術支持人們根據(jù)社會需求改造世界，藝術幫助人們以美好的形式豐富世界，數(shù)學則為人們發(fā)展與應用科學、工程、藝術和技術提供思維方法和分析工具[5]。有關STEAM中“A”的具體內涵，全美藝術教育學會認為應包含精致藝術、人文藝術、語言藝術、肢體藝術、手工藝術五個維度[6]。此外，洛伊斯·赫特蘭（LoisHetland）等人提出將藝術教育中的發(fā)展技能、參與和堅持、預想、表達、反思、冒險和探索、了解藝術世界共七大技能作為開展STEAM教育的內涵與目標，以工作坊的形式開展STEAM教育[7]。隨著研究的不斷深入，STEAM教育中的“A”——藝術概念演變正愈發(fā)豐富多樣，同時也給STEAM教育帶來了更深的整合謎團。整合爭議：“應用現(xiàn)有”與“整合更多”“應用現(xiàn)有”與“整合更多”是當前STEM教育的兩大取向。前者將STEM教育的核心定義為跨學科整合，強調在學科整合過程中培養(yǎng)學生的素養(yǎng)與能力并解決實際問題[8]，該取向支持在已有基礎上整合更多的學科，例如，加入藝術后形成STEAM以及在STEAM的基礎上加入環(huán)境（Environment）等其他領域成為STEM+等。后者則提出學科整合應聚焦于STEM教育本身，專注分析現(xiàn)有學科的有效整理路徑，找出滿足社會需求發(fā)展的類型，例如，根據(jù)我國科學教育的現(xiàn)狀，應重點關注科學與工程的整合[9]。本質而言，兩方觀點圍繞如何整合五大學科，引發(fā)了有關“如何把握跨學科的度”的爭議。STEM跨學科理念強調各學科均需貢獻各自的知識、方法及內在價值來應對復雜問題，且學科之間通過有機整合的形式運作，即通過與其他學科的接觸來加深對于某一學科的理解。與此同時，跨學科不僅能拓寬人們的現(xiàn)有視野，還有助于人們站在歷史角度批判地看待事物。在“應用現(xiàn)有”取向下，整合學科的選擇范圍會受到來自學科特點、教育國情、人本主義等因素的影響，STEM中各學科間的關系應被視為“基于學科本身，融合形成整體”。在充足的現(xiàn)實分析下，STEM四大學科將發(fā)揮巨大的教育價值。盡管STEM教育的跨學科屬性帶來了諸多優(yōu)勢，但就融入學科的數(shù)量而言并非多多益善。由于學科間存在不同的特性，在進行跨學科整合時勢必會產(chǎn)生一定的異質性沖突。以藝術為例，盡管科學與藝術被視為具有融合可能的“硬幣兩面”，且STEM跨學科理念給予了其足夠的包容性，但是我們難以去界定何種藝術是可以加入STEM教育的。一方面，藝術評價較為主觀，在科學領域通常有較為客觀的評價體系，而對藝術的評價多依賴于評價者的經(jīng)歷和主觀判斷。另一方面，藝術與科學的基礎門檻不同。跨學科并不意味著在STEM中注入所有學科元素，而是應妥善尋求各學科間的平衡，以此獲得各學科之間的和諧關系。整合出路：立足我國的三種路徑STEM教育的跨學科爭議對于我國開展STEM教育具有重要啟發(fā)。在我國STEM教育的現(xiàn)實視角下，選擇STEM整合路徑時可以通過折中的方式融合兩大爭議。具體表現(xiàn)為以下三種路徑。1.基于現(xiàn)實問題，靈活選擇學科STEM教育在我國之所以備受青睞，主要在于其能夠培育學生的跨學科思維，改善單科教學的弊端。跨學科思維能夠幫助學習者打破學科、生活邊界以及學科思維限制，以應對并有效解決現(xiàn)實生活的各類復雜問題。教師可以根據(jù)現(xiàn)實問題的需求，從而整合能夠有效幫助解決問題的學科，而非在一堂課中體現(xiàn)全部學科元素。通常來說，工程是STEM教育的主要應用場景，教師可圍繞某一工程任務設計教學，靈活選擇數(shù)學、科學等學科作為開展工程的方法論，最終在實現(xiàn)工程項目的同時，提升學生的STEM素養(yǎng)。2.打破學科邊界，保留學科特征打破學科邊界并不意味著完全消解學科具備的獨有特性。在面對現(xiàn)實問題時，不同學科能夠被引入，以各自的視角提供解決方案。隨著我國正朝向智能教育時代邁進，創(chuàng)客教育、人工智能教育、新興教育技術無不與STEM教育產(chǎn)生關聯(lián)，教師能夠打破現(xiàn)有STEM教育的學科邊界，積極融入人工智能等學科要素，豐富STEM教學元素。值得注意的是，教師在引入外在元素時，應保留其原有的學科特征，即在加入人工智能等其他學科要素時，不應為迎合STEM的需要而消解人工智能的學科屬性，更不能將人工智能與STEM統(tǒng)稱為一種學科。3.慎重選擇學科，整合寧缺毋濫隨著“雙減”政策的頒布以及人工智能時代的到來，技術變革與場景延伸為STEM教育提供了前所未有的應用可能，愈來愈多的學科元素被列入其中，STEM教育成為了具有無限包